加利福尼亚州里弗赛德——引力波是爱因斯坦在近一个世纪前预测的时空涟漪，2015年首次被探测到。加州大学河滨分校的物理学和天文学副教授崔亚诺（Yanou Cui）领导的一项新研究报告指出，在大爆炸后不久，可能会产生可探测的引力波背景，这种背景源于非常简单的物质形式。
崔教授表示：“这种机制可能为最近脉冲星定时天文台捕捉到的引力波信号提供线索。”他补充道：“另一个令人兴奋的暗示是，这种物质形式可能被认定为暗物质，而暗物质被认为构成了宇宙的大部分质量，科学家们对此困惑已久。”
这项研究发表在《物理评论快报》上，为利用宇宙这一最大实验室发现新的基础物理学铺平了道路。在以下问答中，崔教授回答了一些关于研究的问题：
这些非常简单的物质形式是什么?
物质的简单形态是一类超轻标量场物质。标量意味着这种物质没有内部旋转（自旋），类似于希格斯玻色子。这些物质非常轻，每种物质的质量仅为电子质量的百万分之一甚至十亿分之一。由于其极小的质量，它们的行为更像波而非粒子，渗透于宇宙之中。
引力波（GW）需要足够强的强度，类似于电磁波，以便当前实验能够灵敏捕捉到它们。此外，它们需要在实验敏感的频段内；到目前为止，由于技术限制，只能检测到GW频率的某些范围。
这些简单形式的物质在大爆炸后不久就会产生可探测的辐射背景引力波，而不是其他时间?
是的，GW是在宇宙膨胀率接近标量场质量的时期产生的。它会在这一点之后停止，因为粒子的产生会在内部机制的某一点上停止。当我提到大爆炸之后不久时，仍然是在那之后的几分之一秒。在宇宙大爆炸很久之后，激光干涉引力波天文台观测到的黑洞合并等天体物理来源可能会产生GW。
为什么这些物质的简单形式直到现在才为人所知?
除了超弱引力相互作用外，它们不会以其他方式与已知物质相互作用。我们展示的GW信号是检测它们的方法。但如果它们是暗物质，我们已经从暗物质的一般证据中了解了它们。同样，由于它们只与可见物质相互作用，引力非常弱，我们之前对它们知之甚少。
你提到将这种物质的简单形式识别为暗物质是令人兴奋的。是因为我们最终会知道暗物质的组成吗?
是的，这是一个亮点。但同时，产生可探测的GWs也非常重要，我们发现了一种可能是暗物质的简单形式物质，能够产生这样的GWs——这是一个重大的理论成就。此外，如前所述，去年令人困惑的脉冲星计时发现可以用这种机制来解释。
加州大学河滨分校是一所博士研究型大学，致力于对南加州内陆、州和全球社区的重要问题进行开创性探索。该校的招生人数超过26,000人，反映了加州的多元文化。该校于2013年开设了一所医学院，并通过UCR棕榈沙漠中心到达科切拉山谷的中心。该校园每年对美国经济的影响超过27亿美元。欲了解更多信息，请访问www.ucr.edu
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希望本篇文章《引力波：解锁暗物质与大爆炸之谜》能对你有所帮助！
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